【原】紐約質(zhì)子中心質(zhì)子立體定向放療(SBRT)臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

ProtonCN 2021-08-24

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紐約質(zhì)子中心簡介

紐約質(zhì)子中心(NYPC)位于紐約曼哈頓，總投資3.3億美元，是紐約州第一家質(zhì)子中心；2019年8月，中心開展首例患者質(zhì)子治療；截至2020年5月底，中心已經(jīng)收治473例患者。更多關(guān)于NYPC的信息請見質(zhì)子中國往期報道《Varian將為紐約質(zhì)子中心提供質(zhì)子治療設(shè)備》、《紐約時報|紐約質(zhì)子中心目前正在進(jìn)行設(shè)備安裝，計劃2019年2月開始治療患者》、《紐約質(zhì)子中心開始治療首批患者，預(yù)計每年可治療1400例患者》。

旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室

中心配備瓦里安ProBeam?質(zhì)子治療系統(tǒng)，共4間治療室，包括3間360°旋轉(zhuǎn)治機(jī)架治療室與1間用于小動物質(zhì)子試驗(yàn)的固定束治療室。目前，治療室均已投入臨床使用，3間旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室均實(shí)現(xiàn)束流匹配，若某治療室出現(xiàn)設(shè)備故障，患者可及時更換治療室進(jìn)行治療。治療室均配備筆形束掃描(PBS)，可進(jìn)行質(zhì)子調(diào)強(qiáng)治療(IMPT)；3間旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室均配備高質(zhì)量的錐形束CT(CBCT)，可進(jìn)行圖像引導(dǎo)。

中心配備的軟件系統(tǒng)包括Aria放療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，Eclipse治療計劃系統(tǒng)和Velocity圖像處理系統(tǒng)。另外，中心還配備了2臺CT、1臺PET/CT、1臺1.5T的MRI，用于臨床診斷、模擬定位、自適應(yīng)放療和治療評估。目前，中心每天工作12小時，計劃于今年底實(shí)現(xiàn)16小時工作時間。

質(zhì)子SBRT簡介

隨著質(zhì)子技術(shù)的發(fā)展，質(zhì)子SBRT具有日趨增長的趨勢，主要原因如下：

質(zhì)子治療可降低正常組織的照射劑量，從而減少相關(guān)毒性反應(yīng)的發(fā)生；
為提高腫瘤照射劑量提供了安全空間；
可用于光子SBRT無法實(shí)現(xiàn)的疑難腫瘤的治療，如大體積腫瘤的治療；
可用于某些復(fù)發(fā)性腫瘤的治療。

近年來的臨床數(shù)據(jù)表明，質(zhì)子SBRT在肺癌、轉(zhuǎn)移性肝癌、腦部良性腫瘤顯示出良好的療效；另外，早期臨床證據(jù)顯示，質(zhì)子SBRT在腎癌、前列腺癌、胰腺癌、腦轉(zhuǎn)移癌和頭頸部復(fù)發(fā)性腫瘤方面也有一定優(yōu)勢。

質(zhì)子筆形束掃描技術(shù)與傳統(tǒng)散射技術(shù)相比，顯示出明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢，進(jìn)一步推動了質(zhì)子SBRT的應(yīng)用；另外，CBCT在質(zhì)子治療中的普及化和和呼吸運(yùn)動的控制管理在質(zhì)子治療中的廣泛應(yīng)用，使質(zhì)子SBRT變得更加安全、有效。

中心質(zhì)子SBRT臨床應(yīng)用

患者概況

截至2020年5月底，中心收治的473例患者中，42%的患者既往接受過放療；17.8%的患者接受了自適應(yīng)放療，7.2%(34例)的患者接受了質(zhì)子SBRT。

接受質(zhì)子SBRT的34例患者大致可分為5大類：上消化道腫瘤、盆腔腫瘤、胸部腫瘤、脊椎體瘤和腦部腫瘤。值得注意的是，在接受質(zhì)子SBRT的患者中，僅有15%的患者為首次接受放療，大部分患者既往接受過放療，增大了中心進(jìn)行質(zhì)子SBRT計劃和治療的難度。

運(yùn)動管理

在16例接受質(zhì)子SBRT的患者(肝癌、肺癌)中，一半的患者接受腹壓帶與4D-CT評估，25%的患者采取深呼吸的屏氣技術(shù)，25%的患者采取自由呼吸4D-CT技術(shù)。就靶區(qū)體積而言，光子SBRT治療的腫瘤直徑≤5 cm，而中心16例接受質(zhì)子SBRT的患者，有43.8%的患者腫瘤直徑＞10 cm。

在器官運(yùn)動管理方面，林海波教授表示，對于上消化道腫瘤的患者，如果患者能夠耐受屏氣時間＞30 s，首選屏氣技術(shù)，若患者不能耐受，則采用腹壓帶與4D-CT。對于胸部腫瘤的患者，由于肺功能較差，大部分患者無法耐受屏氣技術(shù)。此時，根據(jù)腫瘤的位置選擇不同的方式，若腫瘤位于下肺，通常運(yùn)動幅度較大，選用腹壓帶與4D-CT，以減少運(yùn)動幅度；若腫瘤位于上肺，通常無需做運(yùn)動管理，采用4D-CT進(jìn)行評估即可。運(yùn)動管理的目標(biāo)是控制運(yùn)動范圍＜10 mm，理想情況是＜5 mm。

在PBS治療過程中，通常采用重復(fù)掃描技術(shù)(Repainting)來降低質(zhì)子劑量遞送與呼吸之間的動態(tài)相互作用。重復(fù)掃描包括以下兩種方式：①體積重復(fù)掃描，即復(fù)制射野，同一角度，多次照射，該方法雖然會導(dǎo)致治療時間的增加，但對于運(yùn)動管理是非常有效的；②層內(nèi)重復(fù)掃描(In-layer repainting)，即將同一能量層的束流分多次進(jìn)行照射，該方法雖不會增加治療時間，但運(yùn)動管理的效果不如體積掃描理想。

質(zhì)子治療計劃

質(zhì)子治療通常采用3~5個射野，大多數(shù)情況下，傾向于使用單野優(yōu)化技術(shù)(SFO)，以實(shí)現(xiàn)臨床靶區(qū)(CTV/iCTV)的魯棒性優(yōu)化。

治療計劃完成后，需對其進(jìn)行評估，保證在吸氣末和呼氣末這兩種極端情況下，具有足夠的靶區(qū)覆蓋率。另外，還需要做治療計劃的魯棒性評估，主要包括以下兩部分：①射程穩(wěn)定性，在±3.5%射程的情況下，重要的危及器官(OAR)必須滿足劑量限制條件；②擺位誤差3 mm和±3.5%射程不確定的次最壞情況下，盡量實(shí)現(xiàn)95%的靶區(qū)接受＞95%的處方劑量。

基于日常引導(dǎo)的CBCT圖像，每天治療前需要監(jiān)測靶區(qū)和射野路徑的變化，決定當(dāng)日受否需要做一次評估CT，若靶區(qū)或射野變化較大，則需基于評估CT的結(jié)果，并快速生成自適應(yīng)質(zhì)子治療計劃，保證高質(zhì)量的質(zhì)子治療。

34例接受質(zhì)子SBRT的患者中，17.6%的患者接受評估CT，包括2例肺癌，3例肝癌和1例腦部腫瘤患者，14.7%的患者做了自適應(yīng)再計劃(除1例腦部腫瘤患者)。

質(zhì)子SBRT病例

病例1

肝癌患者，男性，67歲，T4N0M0。

患者先前接受過光子放療，接受照射的區(qū)域與靶區(qū)體積(ITV)(166 cc)重疊；
處方劑量：8 Gy×5=40 Gy，一周內(nèi)完成治療；
采用4個射野(下圖中粉色箭頭所示)；
采用射程偏移器放大質(zhì)子束斑；
采用體積重復(fù)掃描技術(shù)，降低器官運(yùn)動的影響；
ITV的魯棒性優(yōu)化采用5 mm的誤差和3.5%的射程擾動。

盡管腫瘤靶區(qū)較大，質(zhì)子治療仍較好的保護(hù)了正常肝組織，這對于接受再程放療的患者尤其重要。計劃評估圖顯示，臨床上靶區(qū)和危及器官的受量變化均在可接受范圍內(nèi)。

病例2

非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者，女性，67歲，T3N0。

既往于2015年接受右側(cè)乳房放療；
自由呼吸狀態(tài)下，4D-CT運(yùn)動評估顯示，運(yùn)動幅度為2.5 mm；
ITV：179 cc；
處方劑量：12 Gy×5=60 Gy，隔日治療；
未采用運(yùn)動管理方法；
采用4個射野(圖中粉色箭頭所示)；
ITV的魯棒性優(yōu)化采用5 mm的誤差和3.5%的射程擾動。

第一次治療結(jié)束后，CBCT顯示，與第一次計劃CT相比，ITV體積增大40%，隨后進(jìn)行了優(yōu)化自適應(yīng)計劃。由于靶區(qū)增大，因此危及器官劑量均略有增加，但仍在劑量限制范圍內(nèi)。

表格顯示兩次計劃對比，右圖顯示原始計劃和自適應(yīng)計劃DVH的比較

質(zhì)子治療的未來：FLASH治療

FLASH治療最早從高劑量率電子束開始，以小動物臨床前試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)。目前的研究顯示，與常規(guī)劑量率相比，F(xiàn)LASH治療不僅可以更好的保護(hù)正常組織，而且隨著劑量率的增加，對正常組織的保護(hù)效果更好；另外，F(xiàn)LASH治療對腫瘤控制的效果更好。未來，若FLASH治療可以應(yīng)用于臨床，將使更多患者受益。